專利名稱：連續(xù)熱真空沉積裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂覆方法，用于通過將固體或液體涂覆材料汽化并且將汽化的涂覆材料汽相沉積到沉積裝置中的基片上，而對(duì)在沉積通道中移動(dòng)的連續(xù)輸送的基片進(jìn)行熱真空沉積。
而且，本發(fā)明涉及一種用于對(duì)連續(xù)輸送的基片進(jìn)行真空沉積的涂覆裝置，該涂覆裝置具有其中設(shè)置有圍繞基片的沉積通道的沉積腔室和連接到沉積通道的汽化裝置。
背景技術(shù)：
用于在真空中進(jìn)行熱蒸汽涂覆的涂覆系統(tǒng)和涂覆方法是公知的。例如，EP0735157披露了一種用于將鎂(Mg)汽化的方法。該方法在容器中包括Mg源，該容器具有窄的開口并且具有位于該開口外側(cè)的反射板。該容器被加熱至670℃和770℃之間，Mg源在該溫度點(diǎn)被熔化并且因此將Mg汽化。當(dāng)其泄出時(shí)，反射板上的液團(tuán)和濺體在500℃或更高的溫度下被破壞，并且利用被加熱到至少500℃溫度的通道，將Mg蒸汽從容器出口傳送到位于通道出口處的基片。此外，將Mg蒸汽通過該通道從容器出口輸送到基片。
通常對(duì)靜態(tài)系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)加以區(qū)分。利用靜態(tài)方法，基片的移送是間歇性的，并且基片的定期更換要求定期地儲(chǔ)備新的涂覆材料以用于隨后的涂覆過程，而利用連續(xù)方法，基片被連續(xù)地輸送通過涂覆裝置。為了不中斷該連續(xù)過程并且為了經(jīng)濟(jì)地使用這種裝置，必需向涂覆裝置供給足夠的涂覆材料以不加中斷地涂覆至少一個(gè)基片單元，例如一卷基片。
汽化裝置的等級(jí)即每單位時(shí)間的被汽化的涂覆材料量，直接與基片的尺寸和輸送速度有關(guān)；此外，蒸汽的大量使用要求更大的即更高的沉積腔室。在這方面，收益性與系統(tǒng)尺寸并且還與汽化裝置尺寸直接相關(guān)，由于涂覆材料供應(yīng)，該汽化裝置尺寸對(duì)所述連續(xù)涂覆系統(tǒng)以及與之相關(guān)的收益性造成限制。
在利用連續(xù)基片輸送的系統(tǒng)中，迄今為止，被認(rèn)為有利的是，由于較小的基片尺寸并且對(duì)其控制由此更加簡(jiǎn)單的事實(shí)，而將汽化裝置設(shè)置在沉積腔室中。然而，這種方法具有很多缺點(diǎn)，特別是對(duì)于較大的基片尺寸而言。由于汽化裝置尺寸的大范圍空間要求，在水平面上擴(kuò)展方面在經(jīng)濟(jì)上有利的系統(tǒng)具有廣大的范圍。
特別地，相互獨(dú)立地控制在沉積通道和汽化裝置中進(jìn)行的過程不太可能，這是因?yàn)樗鼈兿嗷タ拷Ｔ谄b置上的維修工作不可避免地要求該系統(tǒng)被停機(jī)并且也是不方便的和復(fù)雜的，因?yàn)槠b置是一體構(gòu)件并且不易于達(dá)到。此外，不能夠通過改進(jìn)構(gòu)件或者向其添加另外的模塊而改變汽化裝置。而且，尤其對(duì)于涂覆連續(xù)輸送的基片而言，所需的涂覆材料的連續(xù)供應(yīng)僅在投入相當(dāng)高的費(fèi)用時(shí)才有可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的因此在于提供一種涂覆方法和涂覆裝置，用于對(duì)被連續(xù)輸送的基片進(jìn)行熱真空沉積，其中提高了汽化裝置的可達(dá)性，同時(shí)能夠相互獨(dú)立地控制在沉積裝置和汽化裝置中進(jìn)行的過程。
根據(jù)本發(fā)明的方法，利用蒸發(fā)器通過在位于沉積腔室外側(cè)的至少一個(gè)汽化裝置中將涂覆材料汽化，并且對(duì)蒸汽在蒸發(fā)器和沉積通道之間的配送進(jìn)行調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)該目的。
本發(fā)明涵蓋任何適當(dāng)?shù)?、至少蒸汽密封的調(diào)節(jié)選擇。相應(yīng)的，例如也可使用簡(jiǎn)單的密封板，因?yàn)閷⒄{(diào)節(jié)功能限制為具有蒸汽密封性，并且在此情形中，該調(diào)節(jié)被限制為打開和關(guān)閉的狀態(tài)。
與本發(fā)明提出的調(diào)節(jié)選項(xiàng)相關(guān)，該選項(xiàng)也包括蒸汽釋放開口的完全關(guān)閉，將汽化裝置定位在沉積腔室的外側(cè)允許能夠達(dá)到蒸發(fā)器，而同時(shí)保持沉積通道中的過程條件。因此基片能夠保留在沉積通道中，同時(shí)例如將新的涂覆材料供給到蒸發(fā)器。
而且，汽化裝置和沉積腔室的這種空間分離定位也使得能夠?qū)^程進(jìn)行獨(dú)立控制，特別在真空狀態(tài)和溫度狀況方面，因?yàn)橛纱烁鱾€(gè)過程條件控制元件也能夠在空間中分離，或者至少存在以空間分離方式實(shí)現(xiàn)這些元件的選擇。特別對(duì)在涂覆系統(tǒng)的兩個(gè)主要組成部分之間的連接的蒸汽密封調(diào)節(jié)以及因此設(shè)置分離開口的可能性也要求獨(dú)立地控制真空條件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別方便的布置方式，經(jīng)由在出口側(cè)上靠近蒸發(fā)器設(shè)置的濾汽閥能夠有利地對(duì)蒸汽配送進(jìn)行調(diào)節(jié)。在這方面，該調(diào)節(jié)對(duì)在排出和不排出之間的切換以及蒸汽的定量供給量產(chǎn)生影響。此外，通過調(diào)節(jié)過程壓力和溫度，也能夠設(shè)定汽化量。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，汽化的涂覆材料從蒸發(fā)器被傳送到汽化裝置中的蒸汽收集裝置中。
特別的，在每個(gè)汽化裝置具有多個(gè)即三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)器的情形中，在均等蒸汽供給量方面，有利的是，將來自操作中的各個(gè)沉積腔室的汽化涂覆材料結(jié)合到一起并且將該收集的量傳送到沉積腔室中。以此方式，如果蒸汽收集裝置的測(cè)得量足夠大，則能夠彌補(bǔ)蒸汽供應(yīng)中的波動(dòng)或者甚至是由于新的給料操作而造成的中斷。為此，該蒸汽收集裝置也被抽空并且還被加熱，從而汽化涂覆材料不能在其壁上析出。
優(yōu)選的是，為了連續(xù)給料，汽化涂覆材料被從蒸發(fā)器輸送到沉積腔室，并且為了供給固體或液體涂覆材料，在蒸發(fā)器和沉積通道之間的蒸汽配送被阻止。
特別有利的是，設(shè)置至少兩個(gè)蒸發(fā)器，并且相互獨(dú)立地控制其濾汽閥。
除了能夠?qū)⒄魵馓貏e均勻地配送到沉積通道中，這相對(duì)獨(dú)立于單個(gè)蒸發(fā)器的當(dāng)前操作狀態(tài)，在多個(gè)蒸發(fā)器的情形中，由此利用打開的即在汽化過程中進(jìn)行操作的蒸發(fā)器的數(shù)目，實(shí)現(xiàn)了分級(jí)定量給料，這也允許考慮到特殊的基片位置或特殊的涂覆外形。
然而，在操作時(shí)，帶形基片通?；旧蠈?duì)稱地通過沉積通道延伸。為了連續(xù)地向沉積通道供料，根據(jù)一個(gè)特別有利的布置方式，至少一個(gè)蒸發(fā)器應(yīng)該依次工作，并且沉積通道設(shè)置有蒸汽供給中，而為了供給新的涂覆材料，被給料的蒸發(fā)器的蒸汽供給被阻止，這導(dǎo)致在經(jīng)濟(jì)上有利的、持久的和連續(xù)的沉積過程。
對(duì)于每時(shí)間單位更大的涂覆表面而言，用于向沉積通道連續(xù)給料的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例具有四個(gè)蒸發(fā)器，其中的三個(gè)交替地總是利用蒸汽供給中的汽化涂覆材料連接到沉積通道，并且利用它們，當(dāng)利用固體和/或液體涂覆材料給料時(shí)，被給料的蒸發(fā)器的蒸汽供給被阻止。在此情形中，利用所有操作中的蒸發(fā)器保證了汽化涂覆材料的更大的量的供給，并且僅有一個(gè)總是被供給新的涂覆材料。
在使用以及利用另外的蒸發(fā)器模塊對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)充的選擇方面，在一個(gè)汽化裝置中具有四個(gè)或更多個(gè)蒸發(fā)器的布置也提供了更大的靈活性。
在一種特別有利的設(shè)計(jì)中，利用汽化涂覆材料供給沉積通道使用兩個(gè)汽化裝置進(jìn)行。在此情形中利用汽化涂覆材料從兩個(gè)、優(yōu)選相對(duì)的兩側(cè)向沉積通道供給。涂覆材料從不同的方向進(jìn)入并且這在沉積通道中形成最優(yōu)的分布。
在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，利用汽化涂覆材料供給沉積通道是經(jīng)由一條蒸汽輸送管道實(shí)現(xiàn)的，該管道設(shè)置在沉積通道和汽化裝置之間。相應(yīng)于該輸送管道的到沉積通道的通過量，實(shí)現(xiàn)了用于保證均等和足夠的汽化涂覆材料供給的輸送管道規(guī)格，該通過量在一方面由涂覆材料在汽化裝置中汽化的并且出現(xiàn)在輸送管道中蒸發(fā)器側(cè)管道上的量、并且在另一方面由出現(xiàn)在輸送管道的在沉積通道中和在基片上的另一端處的凝結(jié)的、因此體積更小的涂覆材料的量所規(guī)定。凝結(jié)量由基片的寬度和輸送速度以及由物理過程參數(shù)所確定。
在其布置方面，通過在距沉積腔室一定距離處設(shè)置汽化裝置實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的基本目標(biāo)。這種空間分離使得該系統(tǒng)的兩個(gè)主要構(gòu)件具有最優(yōu)的結(jié)構(gòu)分離并且使其能夠以模塊方式布置。特別在多個(gè)蒸發(fā)器的情形中，這使得在本發(fā)明的另一個(gè)布置方式中，其空間間隔，從而用于涂覆裝置的核心構(gòu)件即沉積腔室的所需連接基部的尺寸被基本降低至用于沉積所必需的沉積腔室的尺寸。在距沉積腔室一定距離處設(shè)置汽化裝置，并且如果必要，在可用自由空間中在不同位置處以衛(wèi)星狀設(shè)置，并且根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特別有利的布置方式，使用一個(gè)或多個(gè)蒸汽輸送管道連接到沉積腔室。
為了降低材料損失，并且為了保證涂覆條件可被再現(xiàn)，蒸汽輸送管道或者輸送管道如蒸汽收集裝置和沉積腔室那樣在真空中操作并且被加熱，由此優(yōu)選完全加熱。在被加熱的內(nèi)側(cè)壁上的足夠高的溫度將使得在當(dāng)前過程中沖擊內(nèi)壁的任何蒸汽被反向汽化，并且內(nèi)壁溫度越高，該效果越強(qiáng)。蒸汽輸送管道在沉積通道和汽化裝置之間以蒸汽密封方式聯(lián)結(jié)。根據(jù)另一個(gè)有利設(shè)計(jì)形式，如果汽化裝置具有蒸汽收集裝置，則將蒸汽輸送管道連接于此處。因此各種合并以及可選地上述連接裝置也能夠在空間距離上實(shí)施。
因此，該蒸汽收集裝置在蒸發(fā)器之間在中央處設(shè)置，并且在一方面與其相連接，并且在另一方面至少間接地連接到沉積裝置。該蒸汽收集裝置可被加熱，優(yōu)選在其整個(gè)范圍上加熱，并且也能被抽空。
在使用方面，在一個(gè)汽化裝置中設(shè)置多個(gè)例如四個(gè)蒸發(fā)器提供了高度靈活性，并且利用有效的即操作中的蒸發(fā)器，提供大量的汽化涂覆材料。兩個(gè)汽化腔室彼此正相對(duì)地在細(xì)長(zhǎng)設(shè)計(jì)的蒸汽收集裝置的每一側(cè)上設(shè)置。汽化腔室有利地橫向于該細(xì)長(zhǎng)的蒸汽收集裝置延伸。有利的是，蒸汽收集裝置和蒸發(fā)器經(jīng)由濾汽閥而相互連接。
附圖
簡(jiǎn)要說明在下面通過設(shè)計(jì)實(shí)例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。在附圖中，該圖示出通過根據(jù)本發(fā)明的具有外部汽化裝置的涂覆裝置的水平截面細(xì)節(jié)。
具體實(shí)施例方式
關(guān)于該裝置附圖示出根據(jù)本發(fā)明的具有沉積腔室2以及與沉積腔室2相間隔一定距離的汽化裝置3的一種涂覆裝置1。在各種情形中，沉積腔室2利用蒸汽輸送管道4連接到汽化裝置3，由此汽化裝置3設(shè)置在蒸汽輸送管道4上。
汽化裝置3包括通道狀中央蒸汽收集裝置5和四個(gè)蒸發(fā)器6。蒸發(fā)器6從蒸汽收集裝置5橫向地延伸并且由蒸汽收集裝置5彼此相對(duì)地成對(duì)地設(shè)置在一個(gè)高度水平上。
每個(gè)汽化腔室8具有可由電加熱裝置7加熱的蒸發(fā)器6。在汽化腔室8和蒸發(fā)器6中具有過程真空。在蒸發(fā)器中設(shè)置具有涂覆材料10例如鎂的坩堝9。蒸發(fā)器6經(jīng)由可控的濾汽閥11連接到蒸汽收集裝置5。
蒸汽收集裝置5成形為管狀通道并且由電加熱裝置7完全包圍。蒸汽輸送管道4的沉積腔室端部延伸到沉積通道13中并且成形為噴管12。
噴管12在沉積通道12的一側(cè)進(jìn)入，該沉積通道成形為中空的長(zhǎng)方體。在操作時(shí)，基片14被輸送到沉積通道13中，其在中空長(zhǎng)方體形的沉積通道13中對(duì)稱地布置。噴管12在中間位置處進(jìn)入沉積通道12。加熱裝置7完全圍繞沉積通道13聯(lián)結(jié)。
因此根據(jù)本發(fā)明的涂覆裝置1具有從三個(gè)汽化腔室8經(jīng)由蒸汽輸送管道4直至沉積腔室2的被完全封閉的真空腔室。
關(guān)于該方法該涂覆方法通過將固態(tài)鎂作為涂覆材料10進(jìn)行汽化并且將汽化涂覆材料10汽相沉積到被連續(xù)輸送的基片14和沉積通道13上而對(duì)帶形基片14進(jìn)行連續(xù)熱真空沉積。
各個(gè)汽化腔室8被抽空，具有固體涂覆材料10并且蒸發(fā)器6被充分加熱。當(dāng)涂覆材料10被汽化時(shí)，濾汽閥11打開并且提供進(jìn)入蒸汽收集裝置5的入口。由于當(dāng)涂覆材料10從固態(tài)轉(zhuǎn)變成其汽化形式時(shí)體積增加，其它汽化涂覆材料10連續(xù)地從后面向前推進(jìn)并且輸送裝置向前傳送。
在汽化過程中，四個(gè)蒸發(fā)器6中的三個(gè)總是在操作中，即濾汽閥11打開并且固體涂覆材料10轉(zhuǎn)變成汽化材料。第四蒸發(fā)器6在各種情形中均不操作并且將更多的固體涂覆材料10供給到坩堝9，然后蒸發(fā)器6被抽空并且被加熱。當(dāng)該蒸發(fā)器6準(zhǔn)備進(jìn)行操作時(shí)，濾汽閥11打開并且所述三個(gè)蒸發(fā)器6中的另一個(gè)停止操作并且被供料。旋轉(zhuǎn)循環(huán)改變。
汽化涂覆材料10從汽化裝置3的操作中的蒸發(fā)器6通過濾汽閥進(jìn)入也被加熱的蒸汽收集裝置5中，蒸汽通過被充分加熱的蒸汽輸送管道4并且通過也被充分加熱的噴管12被加速，并且進(jìn)入沉積通道13中。通過選擇適當(dāng)?shù)募訜釡囟龋@依賴于涂覆材料10，以及蒸發(fā)器6、蒸汽收集裝置5、蒸汽輸送管道4、噴管12和沉積通道13的表面溫度，在內(nèi)壁上沉積的汽化涂覆材料10被反向汽化從而防止固體涂覆材料10沉積到內(nèi)壁上。
已經(jīng)進(jìn)入被充分加熱的并且也被抽空的沉積通道13中的汽化涂覆材料10被沉積在通過沉積通道13傳輸?shù)睦涞膸位?4上。
本發(fā)明的涂覆方法提供了具有非常高的蒸汽使用度的完全連續(xù)的過程。
參考標(biāo)記列表1 涂覆裝置2 沉積腔室3 汽化裝置4 蒸汽輸送管道5 蒸汽收集裝置6 蒸發(fā)器7 加熱裝置8 汽化腔室9 坩堝10 涂覆材料11 濾汽閥12 噴管13 沉積通道
14 基片
權(quán)利要求
1.一種涂覆方法，用于通過將固體和/或液體涂覆材料汽化并且將汽化的涂覆材料汽相沉積到沉積裝置中的基片上，而對(duì)在沉積通道中移動(dòng)的連續(xù)輸送的基片進(jìn)行熱真空沉積，其特征在于，利用每汽化裝置至少一個(gè)的蒸發(fā)器(6)在位于沉積腔室(2)外側(cè)的至少一個(gè)汽化裝置(3)中將涂覆材料(10)汽化，并且對(duì)蒸汽在蒸發(fā)器(6)和沉積通道(13)之間的配送進(jìn)行調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆方法，其特征在于，使用在蒸發(fā)器(6)上的出口一旁設(shè)置的濾汽閥(11)實(shí)現(xiàn)所述調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的涂覆方法，其特征在于，來自蒸發(fā)器(6)的汽化涂覆材料被輸送到蒸汽收集裝置(5)中，該蒸汽收集裝置(5)是汽化裝置(3)的一部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的涂覆方法，其特征在于，為了進(jìn)行連續(xù)供料，汽化涂覆材料(10)從蒸發(fā)器(6)被輸送到沉積通道(13)，并且為了供給固體和/或液體涂覆材料(10)，在蒸發(fā)器(6)和沉積通道(13)之間的蒸汽配送被阻止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的涂覆方法，其特征在于，至少設(shè)置兩個(gè)蒸發(fā)器(6)并且相互獨(dú)立地對(duì)其濾汽閥(11)進(jìn)行控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂覆方法，其特征在于，為了向沉積腔室(2)連續(xù)供給汽化涂覆材料，蒸發(fā)器(6)交替地向沉積通道(13)配送蒸汽，并且為了供給固體和/或液體涂覆材料(10)，被供料蒸發(fā)器(6)的蒸汽配送被阻止。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂覆方法，其特征在于，為了向沉積裝置(1)連續(xù)供料，設(shè)置四個(gè)蒸發(fā)器(6)并且其具有涂覆材料，這四個(gè)蒸發(fā)器(6)中的三個(gè)總是輪流地向沉積通道(13)配送蒸汽，并且為了供給固體和/或液體涂覆材料(10)，被供料蒸發(fā)器(6)的蒸汽配送被阻止。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的涂覆方法，其特征在于，經(jīng)由位于沉積通道(13)和汽化裝置(3)之間的蒸汽輸送管道(14)實(shí)現(xiàn)向沉積通道(13)的汽化涂覆材料(10)供給。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的涂覆方法，其特征在于，經(jīng)由兩個(gè)汽化裝置(3)實(shí)現(xiàn)向沉積通道(13)的汽化涂覆材料供給。
10.一種涂覆裝置，用于對(duì)連續(xù)輸送的基片進(jìn)行熱真空沉積，具有其中設(shè)置有圍繞該基片的沉積通道的沉積腔室以及與該沉積通道相連接的汽化裝置，其特征在于，汽化裝置(3)設(shè)置在距沉積腔室(2)一定距離的位置處。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的涂覆裝置，其特征在于，該汽化裝置(3)具有蒸發(fā)器(6)，該蒸發(fā)器(6)使用被加熱的蒸汽輸送管道(4)而被連接到沉積通道(13)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的涂覆裝置，其特征在于，汽化裝置(3)具有至少兩個(gè)蒸發(fā)器(6)，涂覆材料(10)在該蒸發(fā)器中被汽化。
13.根據(jù)權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的涂覆裝置，其特征在于，汽化裝置(3)具有蒸汽收集裝置(5)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的涂覆裝置，其特征在于，蒸汽收集裝置(5)和蒸發(fā)器(6)使用濾汽閥(11)相互連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種涂覆方法，用于通過將固體或液體涂覆材料氣化并且將氣化的涂覆材料氣相沉積到沉積裝置中的基片上，而對(duì)在沉積通道中移動(dòng)的被連續(xù)輸送的基片進(jìn)行熱真空沉積。本發(fā)明的目的在于提供一種涂覆方法，用于對(duì)被連續(xù)輸送的基片進(jìn)行熱真空沉積，其中提高了氣化裝置的可達(dá)性，同時(shí)能夠相互獨(dú)立地控制在沉積腔室和氣化裝置中進(jìn)行的過程。該目的如此實(shí)現(xiàn)，利用蒸發(fā)器在位于沉積腔室外側(cè)的至少一個(gè)氣化裝置中將涂覆材料氣化，并且對(duì)蒸氣在蒸發(fā)器和沉積通道之間的配送進(jìn)行調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)C23C14/24GK1969056SQ200580013496
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者盧茨·戈特斯曼, 烏爾夫·賽費(fèi)特, 伯恩特-迪特爾·溫澤爾 申請(qǐng)人:馮·阿德納設(shè)備有限公司